3D打印支架調(diào)控巨噬細(xì)胞用于骨腫瘤術(shù)后***

來(lái)源：發(fā)布時(shí)間：2025-07-28

本研究構(gòu)建了一種雙功能 3D 打印骨修復(fù)支架，其以 3D 打印磷酸鈣支架為基底，表面覆蓋原位交聯(lián)的HBC/OCS 水凝膠層，并通過(guò)靜電作用負(fù)載CSF-1R 抑制劑 GW2580。該支架實(shí)現(xiàn)雙階段功能：早期通過(guò)水凝膠層保護(hù)骨修復(fù)部分，緩慢釋放 GW2580 以阻斷 CSF-1R 通路，抑制M2 型**相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs）極化，調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境并抑制**；后期通過(guò)磷酸鈣成分促進(jìn)骨缺損修復(fù)。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該支架在低劑量（50mg/kg）下有效抑制**生長(zhǎng)，且不影響骨再生，為骨腫瘤術(shù)后treatment提供新方法。

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1. 研究背景與目的

· 骨**（如骨肉瘤）術(shù)后易復(fù)發(fā)，生存率低，單一骨修復(fù)支架無(wú)法解決此問(wèn)題。

· 巨噬細(xì)胞極化是關(guān)鍵：**微環(huán)境中高濃度 MCSF 會(huì)誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化為M2 型**相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAMs），導(dǎo)致免疫抑制和**進(jìn)展，而CSF-1R 通路是此過(guò)程的**靶點(diǎn)。

· 研究目的：構(gòu)建兼具調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境和促進(jìn)骨再生功能的雙階段 3D 打印支架，用于骨腫瘤術(shù)后treatment。2. 支架設(shè)計(jì)與制備

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· 制備流程：3D 打印磷酸鈣支架（體外尺寸 10mm×2mm，體內(nèi)尺寸 8mm×8mm×2mm）→ 涂覆 HBC 溶液→ 原位交聯(lián) OCS 形成水凝膠層→ 負(fù)載 GW2580（10μM 或 100μM）。

· 關(guān)鍵特性：水凝膠層不影響支架孔隙結(jié)構(gòu)（約 500μm），GW2580 通過(guò)靜電作用和席夫堿反應(yīng)穩(wěn)定負(fù)載，實(shí)現(xiàn) 1 周緩慢釋放。

3. 功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

（1）體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果

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· 機(jī)制：GW2580 釋放后阻斷 CSF-1R 及下游 AKT、NF-κB 通路，抑制 M2 極化和破骨細(xì)胞生成；后期支架不影響 mBMSCs 增殖與成骨。

（2）體內(nèi)實(shí)驗(yàn)結(jié)果· 模型：BALB/c 小鼠 4T1 乳腺*模型（**體積達(dá) 100mm3 時(shí)植入支架）。

· 分組：未處理組、CPC 支架組、CPC/hydrogel/GW2580 組（50mg/kg）。

· 結(jié)果：

u **生長(zhǎng)：GW2580 組 10 天后**體積***小于其他組（P<0.001），IVIS 成像證實(shí)熒光強(qiáng)度降低。

u 免疫調(diào)節(jié)：M1 型巨噬細(xì)胞（CD86+、iNOS+）比例升高，M2 型（CD206+）比例降低（P<0.001）。

u 生物相容性：各組小鼠體重?zé)o***差異，支架無(wú)明顯毒性。

4. 結(jié)論與展望

· 結(jié)論：該雙功能 3D 打印支架通過(guò)雙階段調(diào)節(jié)（早期免疫調(diào)控抑制**，后期骨再生），為骨腫瘤術(shù)后treatment提供新方法。

· 展望：需優(yōu)化 GW2580 負(fù)載方式（增強(qiáng)結(jié)合力）、探索劑量效應(yīng)、測(cè)試其他抑制劑的可行性。

關(guān)鍵問(wèn)題

該3D打印支架的**設(shè)計(jì)特點(diǎn)是什么？如何實(shí)現(xiàn)雙階段功能？

答：**設(shè)計(jì)特點(diǎn)是 “3D 打印磷酸鈣支架 + HBC/OCS 水凝膠層負(fù)載 GW2580” 的復(fù)合結(jié)構(gòu)。雙階段功能實(shí)現(xiàn)：早期通過(guò)水凝膠層屏蔽有害生長(zhǎng)因子，GW2580 緩慢釋放阻斷 CSF-1R 通路，抑制 M2 型 TAMs 極化以調(diào)節(jié)免疫微環(huán)境、抑制**；后期水凝膠降解后，磷酸鈣支架促進(jìn)骨缺損修復(fù)，且不影響 mBMSCs 的成骨分化。

體外實(shí)驗(yàn)中，GW2580 負(fù)載支架對(duì)巨噬細(xì)胞極化和破骨細(xì)胞生成的具體影響是什么？

答：對(duì)巨噬細(xì)胞極化：在 MCSF+IL-4+IL-10 誘導(dǎo)下，CPC/hydrogel/GW2580 組 M2 型巨噬細(xì)胞（CD206+）比例從對(duì)照組的 54.5% 降至 5.82%（P<0.01），同時(shí) M1 型標(biāo)志物（IL-1β、iNOS）表達(dá)升高。對(duì)破骨細(xì)胞生成：3 天后 TRAP 陽(yáng)性破骨細(xì)胞在 GW2580 組幾乎未檢測(cè)到，而對(duì)照組有大量生成，證實(shí)其能有效抑制破骨細(xì)胞分化。

體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，該支架的抗**效果和安全性如何？與傳統(tǒng)給***式相比有何優(yōu)勢(shì)？

答：體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，50mg/kg GW2580 負(fù)載支架組 10 天后**體積***小于未處理組和 CPC 組（P<0.001），且 M1/M2 巨噬細(xì)胞比例得到有效調(diào)節(jié)。安全性方面，各組小鼠體重?zé)o差異，無(wú)明顯毒性。優(yōu)勢(shì)：傳統(tǒng) GW2580 需 20-80mg/kg 每日兩次口服，而該支架通過(guò)局部緩慢釋放，以低劑量（50mg/kg 單次）即可有效抑制**，減少全身毒性。

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